JP2019149260A - Control method of fuel-cell vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料電池自動車の制御方法に関する。 The present invention relates to a control method for a fuel cell vehicle.
水素を含む燃料ガスと、酸素を含む酸化ガスとの電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池システムが知られている。
例えば、特許文献1には、燃料電池システムにおいて、燃料電池の端部にヒータを設け、アイドル運転中のセル間温度バラツキを抑制し、端部セルに反応生成水による水分(滞留水)が過剰に溜まることを防いで燃料電池の適正な発電を実現することが記載されている。
2. Description of the Related Art There is known a fuel cell system that generates power using an electrochemical reaction between a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas containing oxygen.
For example,
しかしながら、特許文献1にも記載されているように、燃料電池ではその中央セルにも滞留水が溜まることがあり、燃料電池の端部にヒータを設けても、端部セル、中央セルの両方の滞留水を時間的、量的に適切に排出することができないことがあった。
そこで、本発明は、アイドル運転中に、燃料電池の端部セル、中央セルの両方の滞留水を適切に排出することができる燃料電池自動車の制御方法を提供することを目的とする。
However, as described in
Accordingly, an object of the present invention is to provide a control method for a fuel cell vehicle capable of appropriately discharging the accumulated water in both the end cell and the central cell of the fuel cell during idle operation.
本発明に係る燃料電池自動車の制御方法は、アイドル運転中に、燃料電池の出力電圧が目標電圧になるように制御しつつ、燃料電池の目標発電量から理論的に導出される量の酸化ガスを燃料電池に供給する微小発電ステップと、微小発電ステップの後に、燃料電池に所定量の酸化ガスを所定期間供給して燃料電池の滞留水を排出するエアブローステップとを有し、微小発電ステップでは、燃料電池内を循環する冷却水の流量を調整する冷却ポンプを連続稼働状態に変更し、又は、冷却ポンプの回転数を増加させるものである。
ここで、「アイドル運転中」とは、例えば、車速が0km/hであって、アクセルペダルを通じて運転手から要求されるトルクが0N・mである場合をいう。
The control method for a fuel cell vehicle according to the present invention controls the amount of oxidizing gas theoretically derived from the target power generation amount of the fuel cell while controlling the output voltage of the fuel cell to be the target voltage during idle operation. A micro power generation step for supplying the fuel cell to the fuel cell, and after the micro power generation step, an air blow step for supplying a predetermined amount of oxidizing gas to the fuel cell for a predetermined period and discharging the accumulated water of the fuel cell. The cooling pump that adjusts the flow rate of the cooling water circulating in the fuel cell is changed to a continuous operation state, or the number of rotations of the cooling pump is increased.
Here, “during idling” means, for example, a case where the vehicle speed is 0 km / h and the torque required from the driver through the accelerator pedal is 0 N · m.
本発明により、アイドル運転中に、燃料電池の端部セル、中央セルの両方の滞留水を適切に排出できる燃料電池自動車の制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a control method for a fuel cell vehicle capable of appropriately discharging the accumulated water in both the end cell and the central cell of the fuel cell during idle operation.
以下、図面を参照しながら、各実施の形態に係る燃料電池自動車の制御方法について説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態1に係る燃料電池自動車の制御方法は、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方において、燃料電池内を循環する冷却水の流量を調整する冷却水ポンプを連続的に稼働させて、又は、冷却水ポンプの回転数を増加させて、補機消費電力を通常よりも増加させるものである。
Hereinafter, the control method of the fuel cell vehicle according to each embodiment will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
The control method of the fuel cell vehicle according to the first embodiment is such that the cooling water pump that adjusts the flow rate of the cooling water circulating in the fuel cell is continuously operated at least before air blowing or after air blowing, or The auxiliary pump power consumption is increased more than usual by increasing the number of rotations of the cooling water pump.
まず、本実施の形態1に係る燃料電池自動車の制御方法の対象となる燃料電池システムの構成について簡単に説明する。
図1は、本実施の形態1に係る燃料電池システム1の概略構成を示す図である。
燃料電池システム1は、燃料電池自動車の車載電源システムとして機能するもので、燃料電池10、酸化ガス供給系20、燃料ガス供給系30、電力系40、冷却系50、コントローラ60、電圧センサ71、電流センサ72などで構成される。
First, the configuration of a fuel cell system that is an object of the control method for a fuel cell vehicle according to the first embodiment will be briefly described.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
The
燃料電池10は、複数のセルを直列に積層したスタック構造(図示せず)を有しており、反応ガス(燃料ガス及び酸化ガス)の供給を受けて発電する。
酸化ガス供給系20は、フィルタ21、エアコンプレッサ(ACP:Air ComPressor)22、バイパス流路23、遮断弁A1、A2、バイパス弁A3などを備え、酸化ガスを燃料電池10に供給する。エアコンプレッサ22は、フィルタ21を介して大気中から酸化ガスを取り込み、燃料電池10に供給する。バイパス弁A3は、バイパス流路23内における酸化ガスの流量を調整するものである。
The
The oxidizing
燃料ガス供給系30は、高圧水素タンク、水素吸蔵合金などの燃料ガス供給源31、燃料ガス流路32、循環流路33、循環ポンプ(HP:Hydrogen Pump)34などを備え、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池10に供給する。循環ポンプ34は、燃料電池10から排出された燃料オフガスを循環流路33から燃料ガス流路32に圧送するものである。
The fuel
電力系40は、バッテリ41、トラクションモータ42、補機類43などを備え、電力の充放電を制御する。補機類43には、エアコンヒータ、温水ヒータなどの各種ヒータが含まれる。
バッテリ41は、例えば、二次電池であって、余剰電力の貯蔵源、回生制動時の回生エネルギ貯蔵源、燃料電池自動車の加速又は減速に伴う負荷変動時のエネルギーバッファなどとして機能する。
The
The
冷却系50は、ラジエータ51、冷却水ポンプ(WP:Water Pump)52などを備え、燃料電池10に不凍液冷却水などを循環させて燃料電池10中の各セルの温度を制御する。
コントローラ60は燃料電池システム1全体を統括制御する。
電圧センサ71、電流センサ72は、燃料電池10の出力電圧又は出力電流を検出する。なお、電圧センサ71、電流センサ72に代えて、燃料電池出力センサを用いても良い。
The
The
The
なお、図1に示す構成は、特許文献2の図1に示される構成に、冷却系50を追加したものであり、各構成の詳細については、特許文献1、2などを参照することができる。つまり、燃料電池システム1には、公知の燃料電池システムを用いることができる。
The configuration shown in FIG. 1 is obtained by adding a
次に、本実施の形態1に係る燃料電池自動車の制御方法について、特に、アイドル運転中の燃料電池システム1の制御方法について説明する。
まずは、本実施の形態1に係る燃料電池システム1の制御方法の理解を助けるために、比較例に係る燃料電池システムの制御方法について説明する。
Next, the control method for the fuel cell vehicle according to the first embodiment will be described, in particular, the control method for the
First, in order to assist in understanding the control method of the
図2は、比較例に係る燃料電池システムの制御方法を説明するための図である。
燃料電池システム1は、コントローラ60が電圧センサ71及び電流センサ72の出力値からアイドル運転状態を検出すると、通常運転モードから間欠運転モードへと移行し、通常間欠及び0V間欠を行う(時刻t51〜t52)。
FIG. 2 is a diagram for explaining a control method of the fuel cell system according to the comparative example.
When the
通常運転モードとは、燃料電池システム1に対する負荷要求が、予め設定した基準値を超えるときに選択される運転モードであって、トラクションモータ42の要求電力を含む負荷要求の少なくとも一部を、燃料電池10が発電する電力によりまかなう運転モードである。
The normal operation mode is an operation mode that is selected when the load request for the
また、間欠運転モードとは、燃料電池システム1に対する負荷要求が、予め設定した基準値以下のときに選択される運転モードである。
コントローラ60は、燃料電池10から引き出すべき電力(出力要求)が小さく、バッテリ41のみからの出力電力によって出力要求を満たす電力を供給できると判断したときに、通常運転モードから間欠運転モードへと移行して燃料電池10の発電を一時的に停止させる。
The intermittent operation mode is an operation mode that is selected when the load request for the
The
なお、間欠運転モードには、更に、燃料電池10が発電を停止する通常間欠、0V間欠などの非発電モードと、燃料電池10が微小な発電を行なう微小発電モードとがある。0V間欠では、セル電圧が許容下限値となるようにしている。
非発電モードでは、バッテリ41からエアコンプレッサ22、各種バルブなどの補機への電力供給がなされ、バッテリ電力が大きく消費される。
In addition, the intermittent operation mode further includes a non-power generation mode such as normal intermittent in which the
In the non-power generation mode, power is supplied from the
通常間欠及び0V間欠(時刻t51〜t52)によりバッテリ41の残容量SOC(State Of Charge)が徐々に低下して許容下限値となると、通常運転モードにいったん戻ってPチャージを行う(時刻t52〜t53)。
Pチャージとは、燃料電池の発電量を増やしてSOCを増加させるものである。
When the remaining capacity SOC (State Of Charge) of the
The P charge is to increase the SOC by increasing the power generation amount of the fuel cell.
PチャージによりSOCが所定値にまで増加したら、改めて間欠運転モードに移行し、通常間欠(時刻t53〜t54)及び微小発電(時刻t54〜t55)を行う。微小発電は、燃料電池10の出力電圧が目標電圧値となるように制御しつつ、燃料電池10の予め定めた目標発電量から理論的に導出される必要酸素量を燃料電池10に供給して補機へ電力を供給するものである。
When the SOC increases to a predetermined value due to the P charge, the operation mode is changed to the intermittent operation mode again, and normal intermittent operation (time t53 to t54) and minute power generation (time t54 to t55) are performed. Micro power generation supplies the
通常間欠ではSOCは徐々に低下し、微小発電ではSOCはほぼ一定である。
なお、Pチャージのときには、冷却水ポンプ52は連続稼働して冷却水が循環し続け、通常間欠及び微小発電のときには、冷却水ポンプ52は断続的に稼働して冷却水も断続的に循環する。
In normal intermittent operation, the SOC gradually decreases, and in micro power generation, the SOC is almost constant.
In the case of P charge, the cooling
また、Pチャージ及び微小発電の間に、各セルでは反応生成水に由来する滞留水が少しずつ増加する。滞留水が増加すると、燃料電池10の電解質膜の機械劣化、電極の触媒の溶出などのスタック劣化が起こる。このことは、特に、シフトポジションをPレンジ又はNレンジに入れてアイドル運転の状態で長時間放置するような商用の燃料電池自動車(例えば、バス、タクシー、フォークリフトなど)で問題となる。
Moreover, during P charge and micro power generation, in each cell, stagnant water derived from reaction product water increases little by little. When the accumulated water increases, stack deterioration such as mechanical deterioration of the electrolyte membrane of the
このため、滞留水が許容上限量にまで増加したら、通常運転モードにまた戻って、燃料電池に所定量、例えば、微小発電のときよりは明らかに多く、Pチャージのときと同等以上の量の酸化ガスを所定期間供給するエアブローを行い、滞留水を吹き飛ばす(時刻t55〜t56)。なお、酸化ガスの当該所定量とは、滞留水を吹き飛ばすのに十分な量であって、かつ、電解質膜が過乾燥にならない量であり、実験や計算により予め求められる量である。また、当該所定期間に供給する水素量(水素圧力)は当該所定期間前と同等もしくはそれよりも少ない。 For this reason, when the accumulated water increases to the allowable upper limit amount, it returns to the normal operation mode again, and the fuel cell has a predetermined amount, for example, obviously larger than that at the time of micro power generation, and an amount equal to or more than that at the time of P charge. Air blow for supplying the oxidizing gas for a predetermined period is performed to blow off the accumulated water (time t55 to t56). The predetermined amount of oxidant gas is an amount sufficient to blow off the stagnant water, and is an amount that does not cause the electrolyte membrane to be overdried, and is an amount that is obtained in advance by experiments and calculations. Further, the amount of hydrogen supplied during the predetermined period (hydrogen pressure) is equal to or less than that before the predetermined period.
また、アイドル運転時のエアブローにより燃料電池10の電極が高電位となると、触媒が溶出してしまうため、エアブローのときは電極が高電位とならないように、燃料電池10から電流を掃引してバッテリ41を充電する。
エアブローの後は、通常間欠(時刻t56〜t57)及び微小発電(時刻t57〜t58)を改めて行い、滞留水が増加したらエアブローを改めて行う(時刻t58〜t59)。つまり、通常間欠、微小発電、エアブローをこの順番で繰り返す。
Further, when the electrode of the
After the air blow, normal intermittent (time t56 to t57) and minute power generation (time t57 to t58) are performed again, and when the accumulated water increases, air blow is performed again (time t58 to t59). That is, normal intermittent, minute power generation, and air blow are repeated in this order.
しかしながら、通常間欠、微小発電、エアブローを繰り返す間、SOCも同じような値を上下し、場合によっては徐々に増加して許容上限値に達し、この値以上にバッテリ41の充電ができなくなり、電極が高電位となることを回避できず、燃料電池が劣化するという新たな問題が発生することがある。
However, during repeated normal intermittent, micro power generation, and air blow, the SOC also increases and decreases in a similar value, and in some cases, gradually increases to reach the allowable upper limit value, and the
そこで、本実施の形態1に係る燃料電池システム1の制御方法では、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方の通常間欠及び微小発電において、冷却水ポンプ52を連続的に稼働させ、又は、冷却水ポンプ52の回転数を増加させて、滞留水を適切に排出しつつ、電極が高電位になることを回避するようにする。
Therefore, in the control method of the
図3は、本実施の形態1に係る燃料電池システム1の制御方法を説明するための図である。
コントローラ60がアイドル運転状態を検出し、通常間欠及び0V間欠(時刻t1〜t2)、Pチャージ(時刻t2〜t3)を行うまでは比較例と同様の処理であって、ここではその説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram for explaining a control method of the
The processing is the same as that in the comparative example until the
本実施の形態1では、Pチャージの後、すなわち、エアブローの前に、通常間欠(時刻t3〜t4)及び微小発電(時刻t4〜t5)を行うが、微小発電の開始以降(時刻t4〜)、冷却水ポンプ52を連続的に稼働させる。これにより、補機消費電力を通常動作時よりも、例えば、微小発電前よりも大きくし、SOCを更に低下させ、次のエアブロー(時刻t5〜t6)によるバッテリ41の充電に対する準備(余力)ができるようにする。
In the first embodiment, after P charge, that is, before air blow, normal intermittent (time t3 to t4) and micro power generation (time t4 to t5) are performed, but after the start of micro power generation (time t4 to) The
また、その後のエアブロー(時刻t5〜t6)、通常間欠(時刻t6〜t7)、微小発電(時刻t7〜t8)、エアブロー(時刻t8〜t9)の繰り返しの間も冷却水ポンプ52を連続的に稼働させて、補機消費電力を増加させる。すなわち、微小発電以降(時刻t4〜)、エアブロー前、エアブロー中、エアブロー後に、アイドル運転が続く間は、冷却水ポンプ52を連続的に稼働させる。
In addition, the cooling
なお、微小発電以降の冷却水ポンプ52の稼働方法は、例えば、以下の通りとする。すなわち、比較例に係る通常動作において、冷却水ポンプ52が断続的に稼働していたときは、本実施の形態1においては、冷却水ポンプ52を連続的に稼働させるようにする。また、比較例に係る通常動作において、冷却水ポンプ52が連続的に稼働していたときは、本実施の形態1においては、冷却水ポンプ52を連続的に稼働させ、更に、その回転数を通常動作よりも、例えば、Pチャージのときよりも増加させるようにする。もちろん、比較例に係る通常動作において、冷却水ポンプ52が断続的に稼働していたときに、本実施の形態1においては、冷却水ポンプ52を断続的に稼働させたままで、その回転数を増加させるようにしても良い。
In addition, the operating method of the cooling
図4は、本実施の形態1に係る補機消費電力と増加回転数との関係を示す図である。
冷却水ポンプ52の増加回転数は、このように、補機消費電力(又は、SOC低下速度、SOC)、エアブローで発生する電力量などに応じて変更可能とすることもできる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the auxiliary machine power consumption and the increased rotational speed according to the first embodiment.
Thus, the increased number of revolutions of the cooling
なお、冷却水ポンプ52を連続的に稼働させる、又は、冷却水ポンプ52の回転数を増加させることで、微小発電のときにスタックの内部温度が均一となり、燃料電池10の発電状態も均一となるので、スタック内の滞留水が均一化する。これによって、エアブローの排水能力を更に向上させることもできる。
In addition, by operating the cooling
図5は、本実施の形態1に係る燃料電池システム1の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
コントローラ60は、通常運転モード(ステップS10)中にシフトポジションがPレンジ(アイドル運転)に入っているかを判定する(ステップS20)。
Pレンジに入っていると判定したら(ステップS20のYES)、微小発電を行っている(微小発電フラグON)か判定する(ステップS30)。
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the control method of the
The
If it is determined that it is in the P range (YES in step S20), it is determined whether minute power generation is being performed (minute power generation flag ON) (step S30).
微小発電を行っていると判定したら(ステップS30のYES)、冷却水ポンプ52を常時駆動するか、又は、冷却水ポンプ52の回転数を増加させて、冷却水ポンプ52の消費電力を増加させる(ステップS40)。これにより、SOCが徐々に低下する。
そして、冷却水ポンプ52の消費電力を増加させた後に、例えば、ステップS20へ戻る(ステップS50)。
If it determines with performing micro power generation (YES of step S30), the cooling
Then, after increasing the power consumption of the cooling
なお、Pレンジに入っていないと判定したとき(ステップS20のNO)、微小発電を行っていないと判定したとき(ステップS30のNO)も、例えば、ステップS20へ戻る(ステップS50)。 In addition, when it determines with not being in the P range (NO of step S20), when it determines with not performing micro power generation (NO of step S30), it returns to step S20, for example (step S50).
以上、説明したように、本実施の形態1に係る燃料電池自動車の制御方法は、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方において冷却水ポンプ52を連続的に稼働させて、又は、冷却水ポンプ52の回転数を増加させて、補機消費電力を通常よりも増加させ、各セルの滞留水を適切に排出し、かつ、電極が高電位となるのを回避し、更に、SOCの過上昇を抑制することができるものである。
As described above, the control method for the fuel cell vehicle according to the first embodiment operates the cooling
(実施の形態2)
本実施の形態2に係る燃料電池自動車の制御方法は、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方において、燃料電池から排出された燃料オフガスを循環流路から燃料ガス流路に圧送する循環ポンプを連続的に稼働させて、又は、循環ポンプの回転数を増加させて、補機消費電力を通常よりも増加させるものである。
(Embodiment 2)
The control method for the fuel cell vehicle according to the second embodiment is such that the circulation pump that pumps the fuel off-gas discharged from the fuel cell from the circulation channel to the fuel gas channel continuously at least before air blowing or after air blowing. The power consumption of the auxiliary machine is increased more than usual by increasing the rotational speed of the circulation pump.
なお、本実施の形態2に係る燃料電池自動車の制御方法の対象となる燃料電池システムの構成は、実施の形態1に係る燃料電池システム1のものと同様で良く、ここでは説明を省略する。
The configuration of the fuel cell system that is the target of the control method for the fuel cell vehicle according to the second embodiment may be the same as that of the
図6は、本実施の形態2に係る燃料電池システム1の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
実施の形態1では、図3に示す微小発電以降(時刻t4〜)に、冷却水ポンプ52を連続的に稼働させ、又は、冷却水ポンプ52の回転数を増加させたが、本実施の形態2では、当該微小発電以降(時刻t4〜)に、冷却水ポンプ52に代えて、循環ポンプ34を連続的に稼働させる、又は、循環ポンプ34の回転数を増加させる。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the control method of the
In the first embodiment, the cooling
微小発電を行っているかを判定するまでの処理手順(ステップS110〜S130)は、図5に示す実施の形態1のもの(ステップS10〜S30)と同様であり、ここでは説明を省略する。 The processing procedure (steps S110 to S130) until it is determined whether or not minute power generation is performed is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 5 (steps S10 to S30), and description thereof is omitted here.
微小発電を行っていると判定したら(ステップS130のYES)、循環ポンプ34を常時駆動するか、又は、循環ポンプ34の回転数を通常動作よりも、例えば、Pチャージのときよりも増加させて、循環ポンプ34の消費電力を増加させる(ステップS140)。これにより、やはり、SOCが徐々に低下する。
そして、循環ポンプ34の消費電力を増加させた後に、例えば、ステップS120へ戻る(ステップS150)。
If it is determined that micro power generation is being performed (YES in step S130), the
Then, after increasing the power consumption of the
なお、循環ポンプ34を連続的に稼働させる、又は、循環ポンプ34の回転数を増加させることで、セル面内の含水状態が均一となり、燃料電池10の発電状態も均一となるので、スタック内の滞留水が均一化する。これによって、エアブローの排水能力を向上させることもできる。
By continuously operating the
以上、説明したように、本実施の形態2に係る燃料電池自動車の制御方法は、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方において循環ポンプ34を連続的に稼働させて、又は、循環ポンプ34の回転数を増加させて、各セルの滞留水を適切に排出し、かつ、電極が高電位となるのを回避し、更に、SOCの過上昇を抑制することができるものである。
As described above, the control method of the fuel cell vehicle according to the second embodiment operates the
(実施の形態3)
本実施の形態3に係る燃料電池自動車の制御方法は、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方において、フィルタを介して大気中から酸化ガスを取り込み、燃料電池に供給するエアコンプレッサの回転数を増加させて、補機消費電力を通常よりも増加させるものである。
(Embodiment 3)
The control method for a fuel cell vehicle according to the third embodiment increases the rotational speed of an air compressor that takes in oxidizing gas from the atmosphere via a filter and supplies it to the fuel cell at least before air blow or after air blow. As a result, the power consumption of auxiliary equipment is increased more than usual.
なお、本実施の形態3に係る燃料電池自動車の制御方法の対象となる燃料電池システムの構成も、実施の形態1に係る燃料電池システム1のものと同様で良く、ここでは説明を省略する。
The configuration of the fuel cell system that is the target of the control method for the fuel cell vehicle according to the third embodiment may be the same as that of the
図7は、本実施の形態3に係る燃料電池システム1の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
実施の形態1、2では、図3に示す微小発電以降(時刻t4〜)に、冷却水ポンプ52若しくは循環ポンプ34を連続的に稼働させ、又は、冷却水ポンプ52若しくは循環ポンプ34の回転数を増加させたが、本実施の形態3では、当該微小発電以降(時刻t4〜)に、冷却水ポンプ52又は循環ポンプ34に代えて、エアコンプレッサ22の回転数を増加させる。
FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the control method of the
In the first and second embodiments, the cooling
微小発電を行っているかを判定するまでの処理手順(ステップS210〜S230)は、図5に示す実施の形態1のもの(ステップS10〜S30)と同様であり、ここでは説明を省略する。
微小発電を行っていると判定したら(ステップS230のYES)、バイパス弁A3の開度を増加させる(ステップS240)。これにより、次に、エアコンプレッサ22から供給される酸化ガスの流量が増加しても、燃料電池10に供給される酸化ガスの流量は増加せず、燃料電池10の発電量も増加しないし、SOCも増加しない。
The processing procedure (steps S210 to S230) until it is determined whether or not minute power generation is performed is the same as that in the first embodiment shown in FIG. 5 (steps S10 to S30), and the description thereof is omitted here.
If it determines with performing micro electric power generation (YES of step S230), the opening degree of bypass valve A3 will be increased (step S240). Thereby, even if the flow rate of the oxidizing gas supplied from the
そして、エアコンプレッサ22の回転数を微小発電前よりも増加させて、エアコンプレッサ22の消費電力を増加させる(ステップS250)。これにより、やはり、SOCが徐々に低下する。
エアコンプレッサ22の消費電力を増加させた後に、例えば、ステップS220へ戻る(ステップS260)。
Then, the rotational speed of the
After increasing the power consumption of the
以上、説明したように、本実施の形態3に係る燃料電池自動車の制御方法は、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方においてエアコンプレッサ22の回転数を増加させて、各セルの滞留水を適切に排出し、かつ、電極が高電位となるのを回避し、更に、SOCの過上昇を抑制することができるものである。
As described above, the control method for the fuel cell vehicle according to the third embodiment increases the rotational speed of the
(実施の形態4)
本実施の形態4に係る燃料電池自動車の制御方法は、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方において、各種ヒータに供給する電力を増加させて、補機消費電力を通常よりも増加させるものである。
(Embodiment 4)
In the control method for a fuel cell vehicle according to the fourth embodiment, the power supplied to the various heaters is increased at least one before or after the air blow to increase the power consumption of the auxiliary equipment more than usual.
なお、本実施の形態4に係る燃料電池自動車の制御方法の対象となる燃料電池システムの構成も、実施の形態1に係る燃料電池システム1のものと同様で良く、ここでは説明を省略する。
The configuration of the fuel cell system that is the target of the control method for the fuel cell vehicle according to the fourth embodiment may be the same as that of the
図8は、本実施の形態4に係る燃料電池システム1の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
実施の形態1〜3では、図3に示す微小発電以降(時刻t4〜)に、冷却水ポンプ52若しくは循環ポンプ34を連続的に稼働させ、又は、冷却水ポンプ52、循環ポンプ34若しくはエアコンプレッサ22の回転数を増加させたが、本実施の形態4では、当該微小発電以降(時刻t4〜)に、エアコンヒータ、温水ヒータなどの各種ヒータに供給する電力を増加させる。
FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure of the control method of the
In the first to third embodiments, the cooling
微小発電を行っているかを判定するまでの処理手順(ステップS310〜S330)は、図5に示す実施の形態1のもの(ステップS10〜S30)と同様であり、ここでは説明を省略する。 The processing procedure (steps S310 to S330) until it is determined whether or not the minute power generation is performed is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 5 (steps S10 to S30), and the description is omitted here.
微小発電を行っていると判定したら(ステップS330のYES)、微小発電を行い、各種ヒータに供給する電力を微小発電前よりも増加させる(ステップS240)。これにより、やはり、SOCが徐々に低下する。
そして、各種ヒータに供給する電力を増加させた後に、例えば、ステップS320へ戻る(ステップS260)。
If it determines with performing micro power generation (YES of step S330), micro power generation will be performed and the electric power supplied to various heaters will be increased rather than before micro power generation (step S240). As a result, the SOC gradually decreases.
And after increasing the electric power supplied to various heaters, for example, it returns to Step S320 (Step S260).
なお、本実施の形態4では、ヒータ熱源が得られるため、熱源を利用したいとき、例えば、氷点下の寒冷地でアイドル運転するときなどに、補機部品の暖気などに利用ができる。各種ヒータに供給する電力の増加量は固定値でも良いし、エアブローで発生する電力量に基づいて設定しても良いし、上記のような各種ヒータの必要があるときは補機部品の加熱に必要な発熱量から設定しても良い。 In the fourth embodiment, since a heater heat source is obtained, it can be used for warming up auxiliary components when it is desired to use the heat source, for example, when idling in a cold region below freezing. The amount of increase in the power supplied to the various heaters may be a fixed value, or may be set based on the amount of power generated by air blow. You may set from the required calorific value.
以上、説明したように、本実施の形態4に係る燃料電池自動車の制御方法は、エアブロー前又はエアブロー後の少なくとも一方において各種ヒータに供給する電力を増加させて、各セルの滞留水を適切に排出し、かつ、電極が高電位となるのを回避し、更に、SOCの過上昇を抑制することができるものである。 As described above, the control method for the fuel cell vehicle according to the fourth embodiment increases the power supplied to the various heaters at least before air blow or after air blow so that the retained water in each cell is appropriately It is possible to discharge and avoid the electrode from becoming a high potential, and furthermore, it is possible to suppress an excessive increase in SOC.
なお、他の実施の形態に係る燃料電池システムの制御方法として、実施の形態1〜4を組み合わせることもできる。また、補機消費電力を増加させるための補機も、上記の冷却水ポンプ52、循環ポンプ34、エアコンプレッサ22、各種ヒータに限られない。
また、各実施の形態ではシフトポジションが「Pレンジ」であることを条件としたが、シフトポジションが「Nレンジ」であることを条件としても良い。
In each embodiment, the shift position is in the “P range”, but the shift position may be in the “N range”.
1 燃料電池システム
10 燃料電池
20 酸化ガス供給系
22 エアコンプレッサ
30 燃料ガス供給系
34 循環ポンプ
40 電力系
41 バッテリ
43 補機類
50 冷却系
52 冷却水ポンプ
60 コントローラ
71 電圧センサ
72 電流センサ
A1、A2 エアバルブ
A3 バイパス弁
DESCRIPTION OF
Claims (1)
燃料電池の出力電圧が目標電圧になるように制御しつつ、前記燃料電池の目標発電量から理論的に導出される量の酸化ガスを前記燃料電池に供給する微小発電ステップと、
前記微小発電ステップの後に、前記燃料電池に所定量の酸化ガスを所定期間供給して前記燃料電池の滞留水を排出するエアブローステップと
を有し、
前記微小発電ステップでは、前記燃料電池内を循環する冷却水の流量を調整する冷却ポンプを連続稼働状態に変更し、又は、前記冷却ポンプの回転数を増加させる
燃料電池自動車の制御方法。 During idle operation,
A micro power generation step for supplying the fuel cell with an amount of oxidizing gas theoretically derived from the target power generation amount of the fuel cell while controlling the output voltage of the fuel cell to be a target voltage;
An air blow step for supplying a predetermined amount of oxidizing gas to the fuel cell for a predetermined period after the micro power generation step and discharging the accumulated water of the fuel cell;
In the micro power generation step, the cooling pump for adjusting the flow rate of the cooling water circulating in the fuel cell is changed to a continuous operation state, or the number of revolutions of the cooling pump is increased.
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- 2018-02-26 JP JP2018032464A patent/JP2019149260A/en active Pending
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